本實(shí)用新型涉及車用渦輪增壓器領(lǐng)域，尤其涉及一種車用渦輪增壓器壓氣機(jī)側(cè)三活塞環(huán)油氣密封結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

車用渦輪增壓器主體結(jié)構(gòu)通常包含三部分，即：吸收高溫廢氣能量的渦輪機(jī)(包括渦輪，渦殼及流道，及附屬機(jī)構(gòu))、傳遞能量的中間體軸承系統(tǒng)(包括軸承定子，轉(zhuǎn)子，及冷卻潤滑機(jī)構(gòu))以及對于新鮮進(jìn)氣壓縮做功的壓氣機(jī)(包括壓輪，壓殼流道，及附屬機(jī)構(gòu))。其中對于中間體軸承系統(tǒng)，需要在高溫高轉(zhuǎn)速高振動(dòng)等惡劣條件下提供高機(jī)械傳遞效率，并控制成本以及易于裝配，目前通常的做法是采用動(dòng)壓液力軸承系統(tǒng)，依靠發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油的持續(xù)供給，實(shí)現(xiàn)軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的承載，潤滑冷卻和隔振隔音。正常設(shè)計(jì)情況下，希望潤滑油進(jìn)入中間體軸承系統(tǒng)完成功能后，依靠重力或強(qiáng)制回油泵的吸力，順利回流至發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼。但在實(shí)際工作中，需要考慮特殊情況所導(dǎo)致的可能的失效問題，典型問題如在壓氣機(jī)高壓比工作的時(shí)候，過多的空氣可能從壓氣機(jī)進(jìn)入中間體的油路中，導(dǎo)致潤滑油的過早失效以及油底殼的高壓。在壓氣機(jī)低壓比工作的時(shí)候，潤滑油可能在壓力的作用下進(jìn)入壓氣機(jī)內(nèi)，導(dǎo)致增壓器和發(fā)動(dòng)機(jī)的性能下降以至于完全失效。為此需要在壓氣機(jī)和中間體之間的有限空間內(nèi)設(shè)計(jì)有效的油氣密封結(jié)構(gòu)。

在目前市場上的常見渦輪增壓器由于受到結(jié)構(gòu)和成本的限值，一般使用1個(gè)活塞環(huán)密封，這樣的結(jié)構(gòu)基本能夠滿足當(dāng)前和過往的油耗和排放法規(guī)，以及發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)廠商的要求?；钊h(huán)采用彈性漲圈設(shè)計(jì)，裝配狀態(tài)下活塞環(huán)受壓產(chǎn)生彈性回彈力，和外殼(即中間體)緊密接觸，依靠摩擦力的作用承受兩側(cè)壓差導(dǎo)致的作用力保持自身的位置。正常情況下活塞環(huán)不運(yùn)動(dòng)，為了避免和轉(zhuǎn)子之間發(fā)生劇烈摩擦，需要設(shè)計(jì)有足夠的彈性力和一定的軸向竄動(dòng)間隙。

然而單活塞環(huán)的設(shè)計(jì)具有很多缺點(diǎn)，如活塞環(huán)兩側(cè)直接面對全部的壓力差，為避免失效，需要保證足夠大的彈性回彈力以保證活塞環(huán)的位置，避免磨損和失效，這會(huì)帶來裝配難度；同樣這也會(huì)帶來可靠性問題，高彈性受壓狀態(tài)下的活塞環(huán)，在增壓器正常工作條件下容易發(fā)生失效(失去彈性)；活塞環(huán)的軸向竄動(dòng)間隙是發(fā)生泄漏的薄弱點(diǎn)，單活塞環(huán)設(shè)計(jì)無法避免此問題的發(fā)生，導(dǎo)致了在高壓差條件下，泄漏量會(huì)顯著上升；單活塞環(huán)設(shè)計(jì)難以布置更多的結(jié)構(gòu)，如迷宮式密封；單活塞環(huán)一側(cè)面對氣體，一側(cè)面對潤滑油，只能折中選擇材料和設(shè)計(jì)，無法專門針對氣體和潤滑油各自的特點(diǎn)選擇不同的設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是找到一種新的壓氣機(jī)和中間體之間的有效油氣密封結(jié)構(gòu)，具有更好的密封效果以及較低的成本和裝配難度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種車用渦輪增壓器壓氣機(jī)側(cè)三活塞環(huán)油氣密封結(jié)構(gòu)，具體地，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下：

一種車用渦輪增壓器壓氣機(jī)側(cè)三活塞環(huán)油氣密封結(jié)構(gòu)，包括油環(huán)、支撐環(huán)和氣環(huán)，油環(huán)、支撐環(huán)和氣環(huán)設(shè)置在車用渦輪增壓器的軸封與背板之間，分別位于軸封上的三個(gè)活塞環(huán)槽中，氣環(huán)位于靠近車用渦輪增壓器的壓氣機(jī)一側(cè)，用于對壓氣機(jī)內(nèi)的高壓氣體進(jìn)行密封，油環(huán)位于靠近車用渦輪增壓器的中間體的油腔一側(cè)，用于對中間體內(nèi)的潤滑油進(jìn)行密封，支撐環(huán)位于油環(huán)和氣環(huán)之間，用于對氣環(huán)和油環(huán)的補(bǔ)充密封。

優(yōu)選地，三活塞環(huán)油氣密封結(jié)構(gòu)還包括開孔，開孔穿過中間體和背板，設(shè)置在油環(huán)和支撐環(huán)之間，開孔被設(shè)置為用于引入外部高壓氣體到指定位置，增強(qiáng)密封效果。

優(yōu)選地，三活塞環(huán)油氣密封結(jié)構(gòu)還包括開孔，開孔穿過中間體和背板，設(shè)置在氣環(huán)和支撐環(huán)之間，開孔被設(shè)置為用于引入外部高壓氣體到指定位置，增強(qiáng)密封效果。

優(yōu)選地，三活塞環(huán)油氣密封結(jié)構(gòu)還包括開孔，開孔穿過中間體和背板，同時(shí)設(shè)置在氣環(huán)和支撐環(huán)之間，以及支撐環(huán)與氣環(huán)之間，開孔被設(shè)置為用于引入外部高壓氣體到指定位置，增強(qiáng)密封效果。

優(yōu)選地，油環(huán)、支撐環(huán)、氣環(huán)與軸封和背板形成三段式迷宮密封結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，油環(huán)、支撐環(huán)和氣環(huán)由碳纖維材料制成。

優(yōu)選地，油環(huán)、支撐環(huán)和氣環(huán)均勻分布。

優(yōu)選地，油環(huán)、支撐環(huán)和氣環(huán)非均勻分布。

優(yōu)選地，油環(huán)、支撐環(huán)和氣環(huán)的寬度一致。

優(yōu)選地，油環(huán)、支撐環(huán)和氣環(huán)的寬度不一致。

本實(shí)用新型提供的三活塞環(huán)的設(shè)計(jì)具有如下的技術(shù)效果：

1、可以在保證密封效果的前提下，顯著降低單件的成本和裝配難度；

2、可以實(shí)現(xiàn)迷宮密封的原理，配合顯著降低的單級(jí)活塞環(huán)壓差，整體提高油氣密封效果，應(yīng)對當(dāng)前和今后更加嚴(yán)格的排放法規(guī)；

3、可以設(shè)計(jì)三個(gè)不同的活塞環(huán)，分別適應(yīng)氣體的特點(diǎn)，潤滑油的特點(diǎn)，優(yōu)化各自的密封；

4、可以在三個(gè)活塞環(huán)中間的位置，布置其他的結(jié)構(gòu)，作為將來先進(jìn)技術(shù)的儲(chǔ)備方案(如兩級(jí)增壓器等)。例如在壓氣機(jī)不工作的狀態(tài)下，通過前述的開孔，額外引入外部高壓氣體至三活塞環(huán)中間，以維持油氣密封效果。

以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的方法及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1是車用渦輪增壓器主體結(jié)構(gòu)的示意圖

圖2是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例的壓氣機(jī)三活塞環(huán)油氣密封結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖

圖3是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例的壓氣機(jī)三活塞環(huán)油氣密封結(jié)構(gòu)上通過開孔引入外部高壓氣體的示意圖

圖4是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例的壓氣機(jī)三活塞環(huán)油氣密封結(jié)構(gòu)上通過開孔引入外部高壓氣體的另一示意圖

具體實(shí)施方式

圖1示出了車用渦輪增壓器主體結(jié)構(gòu)，包括：壓氣機(jī)100，中間體軸承系統(tǒng)200和渦輪機(jī)300。其中空氣從左側(cè)壓氣機(jī)端進(jìn)入，廢氣從右側(cè)渦輪機(jī)端排出；潤滑油的持續(xù)供給則是從中間體軸承系統(tǒng)的上下兩側(cè)進(jìn)出。

本實(shí)用新型提供的車用渦輪增壓器壓氣機(jī)三活塞環(huán)油氣密封結(jié)構(gòu)通過在中間體和壓氣機(jī)之間布置3個(gè)活塞環(huán)的方法，改善現(xiàn)在的1個(gè)活塞環(huán)設(shè)計(jì)在密封效果，成本和裝配難度，對未來技術(shù)儲(chǔ)備的不足等問題，具體如圖2所示：

三活塞環(huán)油氣密封增壓器壓氣機(jī)側(cè)結(jié)構(gòu)包括：壓輪1、渦輪軸2、軸封3、背板4、止推環(huán)5、止推軸承6、中間體7、油環(huán)8、支撐環(huán)9、氣環(huán)10和壓輪鎖緊螺母11。

其中渦輪軸2穿過壓輪1和軸封3，壓輪1通過壓輪鎖緊螺母11可轉(zhuǎn)動(dòng)的固定在渦輪軸2上。軸封3安裝在背板4的軸孔內(nèi)，止推環(huán)5一端與渦輪軸2軸肩貼合，另一端穿過止推軸承6軸孔并與軸封3貼合，止推軸承6一端與中間體7貼合，另一端與背板4貼合，背板4將止推軸承6壓緊，軸封3與背板4保持一定間隙，活塞環(huán)就位于軸封3與背板4的軸向配合區(qū)域，其中氣環(huán)10位于靠近壓輪一側(cè)，主要用于對壓端的高壓氣體進(jìn)行密封，油環(huán)8位于靠近中間體7油腔一側(cè)，主要用于對中間體7內(nèi)的潤滑油進(jìn)行密封，而支撐環(huán)9位于氣環(huán)10和油環(huán)8的中間，對氣環(huán)10和油環(huán)8起補(bǔ)充密封的作用，軸封3上具有分別容納油環(huán)、支撐環(huán)和氣環(huán)的槽，三活塞環(huán)布置方式靈活，本實(shí)施例僅表示了其中一種結(jié)構(gòu)，均勻分布，并且寬度都是一致的。在其他實(shí)施例中，三活塞環(huán)還可以設(shè)置均勻分布，寬度不一致，不均勻分布，寬度一致，以及不均勻分布，寬度不一致等設(shè)置方式，為了達(dá)到不同的效果，可以組合設(shè)計(jì)三活塞環(huán)結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例中的三個(gè)活塞環(huán)共同分擔(dān)兩側(cè)的壓力差，這樣單級(jí)活塞環(huán)的壓力下降超過50％，可以顯著降低軸向受力，從而優(yōu)化和簡化活塞環(huán)的設(shè)計(jì)，可以選用強(qiáng)度較低的材料，并且加工精度要求也隨之降低，進(jìn)而降低活塞環(huán)的成本，而且強(qiáng)度降低后，活塞環(huán)的彈力也會(huì)相應(yīng)的降低，這樣就沒必要去做專門的活塞環(huán)安裝工裝，減少工裝費(fèi)用，降低成本；另外，由于三活塞環(huán)通過迷宮效果提高了總的密封效果，那么可以適當(dāng)增加活塞環(huán)與背板之間的間隙，即減小活塞環(huán)的外徑，從而可以降低活塞環(huán)與軸封的裝配難度。

在本實(shí)施例中，還可以通過引入外部壓力源(比如接壓后壓力或者發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮空氣)進(jìn)一步提高密封效果。如圖3和4所示，在開孔12處引入外部壓力源進(jìn)入到油環(huán)8和支撐環(huán)9之間，或支撐環(huán)9和氣環(huán)10之間，或同時(shí)進(jìn)入到油環(huán)8、氣環(huán)10與支撐環(huán)9之間，以平衡活塞環(huán)兩側(cè)的壓力差，使得在壓氣機(jī)低壓比工作狀態(tài)的時(shí)候，也能夠保證密封效果。

安裝完成的三活塞環(huán)和各自對應(yīng)的裝配槽，共同形成了一個(gè)三段式迷宮密封結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步顯著提高油氣密封效果?；钊h(huán)材料還可以改成碳纖維類的材料，具有一定的耐磨能力，因而可以通過在允許活塞環(huán)和轉(zhuǎn)子之間適量摩擦的前提下減少軸向間隙來達(dá)到提高密封效果，兩側(cè)的活塞環(huán)可以分別針對氣體和潤滑油的不同特點(diǎn)，優(yōu)化各自的設(shè)計(jì)，比如氣環(huán)需要密封的主要是來自壓端的密封氣體，油量較小，氣環(huán)與軸封及背板之間摩擦較大，需要選擇耐磨性能更好的材料，同時(shí)需要增加氣環(huán)及氣環(huán)槽的寬度，以避免因磨損過度而導(dǎo)致密封失效；而油環(huán)密封的主要是來自中間殼內(nèi)的潤滑油，油環(huán)與軸封及背板內(nèi)充有潤滑油，可以起到潤滑作用，所以油環(huán)對材料耐磨性能要求較低。

以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。